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Integrative analysis reveals unique structural and functional features of the Smc5/6 complex [Biochemistry]
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ( IF 9.412 ) Pub Date : 2021-05-11 , DOI: 10.1073/pnas.2026844118
You Yu, Shibai Li, Zheng Ser, Tanmoy Sanyal, Koyi Choi, Bingbing Wan, Huihui Kuang, Andrej Sali, Alex Kentsis, Dinshaw J. Patel, Xiaolan Zhao

Structural maintenance of chromosomes (SMC) complexes are critical chromatin modulators. In eukaryotes, the cohesin and condensin SMC complexes organize chromatin, while the Smc5/6 complex directly regulates DNA replication and repair. The molecular basis for the distinct functions of Smc5/6 is poorly understood. Here, we report an integrative structural study of the budding yeast Smc5/6 holo-complex using electron microscopy, cross-linking mass spectrometry, and computational modeling. We show that the Smc5/6 complex possesses several unique features, while sharing some architectural characteristics with other SMC complexes. In contrast to arm-folded structures of cohesin and condensin, Smc5 and Smc6 arm regions do not fold back on themselves. Instead, these long filamentous regions interact with subunits uniquely acquired by the Smc5/6 complex, namely the Nse2 SUMO ligase and the Nse5/Nse6 subcomplex, with the latter also serving as a linchpin connecting distal parts of the complex. Our 3.0-Å resolution cryoelectron microscopy structure of the Nse5/Nse6 core further reveals a clasped-hand topology and a dimeric interface important for cell growth. Finally, we provide evidence that Nse5/Nse6 uses its SUMO-binding motifs to contribute to Nse2-mediated sumoylation. Collectively, our integrative study identifies distinct structural features of the Smc5/6 complex and functional cooperation among its coevolved unique subunits.



中文翻译:

整合分析揭示了Smc5 / 6复合物的独特结构和功能特征[生物化学]

染色体(SMC)复合物的结构维持是关键的染色质调节剂。在真核生物中,黏附素和凝缩素SMC复合物组织染色质,而Smc5 / 6复合物直接调节DNA复制和修复。Smc5 / 6的不同功能的分子基础了解甚少。在这里,我们报告了使用电子显微镜,交联质谱和计算模型对发芽酵母Smc5 / 6全息复合物的综合结构研究。我们表明,Smc5 / 6复合物具有一些独特的功能,同时与其他SMC复合物具有一些体系结构特征。与粘着蛋白和凝缩蛋白的臂折叠结构相反,Smc5和Smc6臂区域不会向后折叠。相反,这些长丝状区域与Smc5 / 6复合物唯一获得的亚基相互作用,Nse2 SUMO连接酶和Nse5 / Nse6亚复合物,后者也充当连接复合物远端的关键。Nse5 / Nse6核心的3.0-Å分辨率冷冻电子显微镜结构进一步揭示了扣紧的手形拓扑结构和对细胞生长很重要的二聚体界面。最后,我们提供了Nse5 / Nse6使用其SUMO结合基序来促进Nse2介导的磺酰化的证据。总的来说,我们的综合研究确定了Smc5 / 6复合体的独特结构特征以及其共同进化的独特亚基之间的功能合作。Nse5 / Nse6核的0-Å分辨率冷冻电子显微镜结构进一步揭示了扣紧的手形拓扑结构和对细胞生长很重要的二聚体界面。最后,我们提供了Nse5 / Nse6使用其SUMO结合基序来促进Nse2介导的磺酰化的证据。总的来说,我们的综合研究确定了Smc5 / 6复合体的独特结构特征以及其共同进化的独特亚基之间的功能合作。Nse5 / Nse6核的0-Å分辨率冷冻电子显微镜结构进一步揭示了紧握的拓扑结构和对细胞生长很重要的二聚体界面。最后,我们提供了Nse5 / Nse6使用其SUMO结合基序来促进Nse2介导的磺酰化的证据。总的来说,我们的综合研究确定了Smc5 / 6复合体的独特结构特征以及其共同进化的独特亚基之间的功能合作。

更新日期:2021-05-03
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